1、文檔供參考，可復制、編制，期待您的好評與關注！ 1-2.什么是無線傳感器網絡?無線傳感器網絡是大量的靜止或移動的傳感器以自組織和多跳的方式構成的無線網絡。目的是協作地探測、處理和傳輸網絡覆蓋區域內感知對象的監測信息,并報告給用戶。1-4.圖示說明無線傳感器網絡的系統架構。1-5.傳感器網絡的終端探測結點由哪些部分組成?這些組成模塊的功能分別是什么?(1) 傳感模塊（傳感器、數模轉換）、計算模塊、通信模塊、存儲模塊電源模塊和嵌入式軟件系統(2) 傳感模塊負責探測目標的物理特征和現象，計算模塊負責處理數據和系統管理，存儲模塊負責存放程序和數據，通信模塊負責網絡管理信息和探測數據兩種信息的發送和接收

2、。另外，電源模塊負責結點供電，結點由嵌入式軟件系統支撐，運行網絡的五層協議。1-8.傳感器網絡的體系結構包括哪些部分?各部分的功能分別是什么?(1)網絡通信協議：類似于傳統Internet網絡中的TCP/IP協議體系。它由物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層和應用層組成。(2)網絡管理平臺：主要是對傳感器結點自身的管理和用戶對傳感器網絡的管理。包括拓撲控制、服務質量管理、能量管理、安全管理、移動管理、網絡管理等。(3)應用支撐平臺：建立在網絡通信協議和網絡管理技術的基礎之上。包括一系列基于監測任務的應用層軟件，通過應用服務接口和網絡管理接口來為終端用戶提供各種具體應用的支持。1-9.傳感器網絡的

3、結構有哪些類型?分別說明各種網絡結構的特征及優缺點。（1）根據結點數目的多少，傳感器網絡的結構可以分為平面結構和分級結構。如果網絡的規模較小，一般采用平面結構；如果網絡規模很大，則必須采用分級網絡結構。（2）平面結構：特征：平面結構的網絡比較簡單，所有結點的地位平等，所以又可以稱為對等式結構。優點：源結點和目的結點之間一般存在多條路徑，網絡負荷由這些路徑共同承擔。一般情況下不存在瓶頸，網絡比較健壯。缺點：影響網絡數據的傳輸速率，甚至造成網絡崩潰。整個系統宏觀上會損耗巨大能量。可擴充性差，需要大量控制消息。分級結構：特征：傳感器網絡被劃分為多個簇，每個簇由一個簇頭和多個簇成員組成。這些簇頭形成了

4、高一級的網絡。簇頭結點負責簇間數據的轉發，簇成員只負責數據的采集。優點：大大減少了網絡中路由控制信息的數量，具有很好的可擴充性。簇頭可以隨時選舉產生，具有很強的抗毀性。缺點：簇頭的能量消耗較大，很難進人休眠狀態。1-13.討論無線傳感器網絡在實際生活中有哪些潛在的應用。(1) 用在智能家具系統中，將傳感器嵌入家具和家電中，使其與執行單元組成無線網絡，與因特網連接在一起。(2) 用在智能醫療中，將傳感器嵌入醫療設備中，使其能接入因特網，將患者數據傳送至醫生終端。(3) 用在只能交通中，運用無線傳感器監測路面、車流等情況。2-2.傳感器由哪些部分組成?各部分的功能是什么?2-5.集成傳感器的特點是

5、什么?體積小、重量輕、功能強、性能好。2-7.傳感器的一般特性包括哪些指標?靈敏度、響應特性、線性范圍、穩定性、重復性、漂移、精度、分辨（力）、遲滯。2-15.如何進行傳感器的正確選型？1.測量對象與環境：分析被測量的特點和傳感器的使用條件選擇何種原理的傳感器。2.靈敏度：選擇較高信噪比的傳感器，并選擇適合的靈敏度方向。3.頻率響應特性:根據信號的特點選擇相應的傳感器響應頻率，以及延時短的傳感器。4.線性范圍：傳感器種類確定后觀察其量程是否滿足要求，并且選擇誤差小的傳感器。5. 穩定性：根據使用環境選擇何時的傳感器或采用適當的措施減小環境影響，盡量選擇穩定性好的傳感器。6. 精度：選擇滿足要求

6、的，相對便宜的傳感器。2-17.簡述磁阻傳感器探測運動車輛的原理。磁阻傳感器在探測磁場的通知探測獲得車輪速度、磁跡、車輛出現和運動方向等。使用磁性傳感器探測方向、角度或電流值，可以間接測定這些數值。因為這些屬性變量必須對相應的磁場產生變化，一旦磁傳感器檢測出場強變化，則采用一些信號處理辦法，將傳感器信號轉換成需要的參數值。3-2.無線網絡通信系統為什么要進行調制和解調?調制有哪些方法?（1）調制和解調技術是無線通信系統的關鍵技術之一。調制對通信系統的有效性和可靠性有很大的影響。采用什么方法調制和解調往往在很大程度上決定著通信系統的質量。 調制技術通過改變高頻載波的幅度、相位或頻率，使其隨著基帶

7、信號幅度的變化而變化。 解調是將基帶信號從載波中提取出來以便預定的接收者(信宿)處理和理解的過程。（2） 根據調制中采用的基帶信號的類型。可以將調制分為模擬調制和數字調制。 根據原始信號所控制參量的不同，調制分為幅度調制、頻率調制和相位調制。3-4.試描述無線傳感器網絡的物理層幀結構。3-6.根據信道使用方式的不同。傳感器網絡的MAC協議可以分為哪幾種類型?時分復用無競爭接入方式、隨機競爭接入方式、競爭與固定分配相結合的接入方式。3-7.設計基于競爭的MAC協議的基本思想是什么？當結點需要發送數據時，通過競爭方式使用無線信道。如果發送的數據產生了碰撞，就按照某種策略重發數據，直到數據發送成功或

8、放棄發送。3-8.試寫(畫）出CSMA/CA的基木訪問機制。并說明隨機退避時間的計算方法。3-9.IEEE802.11MAC協議有哪兩種訪問控制方式?每種方式是如何工作的?（1） 分布式協調功能（DCF）、點協調功能（PCF），期中DCF是基本訪問控制方式。3-10.通常有哪些原因導致傳感器網絡產生無效能耗?空閑偵聽、數據沖突、串擾、控制開銷3-11.敘述無線傳感器網絡S-MAC協議的主要特點和實現機制。（1）S-MAC協議的適用條件是傳感器網絡的數據傳輸量不大，網絡內部能夠進行數據的處理和融合以減少數據通信量，網絡能容忍一定程度的通信延遲。它的設計目標是提供良好的擴展性，減少結點能耗。（2）

9、周期性偵聽和睡眠機制、流量自適應機制、沖突和串音避免機制、消息傳遞機制。3-12.簡述路由選擇的主要功能。（1） 尋找源結點和目的結點間的優化路徑。（2） 將數據分析沿著優化路徑正確轉發。3-14.常見的傳感器網絡路由協議有哪些類型?并說明各種類型路由協議的主要特點。（1） 能量感知路由協議、基于查詢的路由協議、地理位置協議、可靠的路由協議。（2） 能量感知路由協議：從數據傳輸的能量消耗出發，討論最少能量消耗和最長網絡生存期等問題。基于查詢的路由協議：主要用于需要不斷查詢傳感器結點采集的數據，通過減少通信流量來節省能量，即數據融合技術與路由協議的設計相結合。地理位置協議：主要應用于需要知道目的

10、結點的精確或大致地理位置的問題中，把結點的位置信息作為路由選擇的依據，從而完成結點的路由選擇功能，并且降低維護路由協議的能耗。可靠的路由協議：應用在對可靠性和實時性等方面有特別要求的問題中。3-15.如何設計傳感器網絡的定向擴散路由協議?4-2.傳感器網絡常見的時間同步機制有哪些?RBS、Ting/Mini-Sync、TPSN4-3.簡述TPSN時間同步協議的設計過程。 TPSN時間同步協議采用層次結構，實現整個網絡結點的時間同步。所有結點按照層次結構進行邏輯分級。表示結點到根結點的距離，通過基于發送者-接收者的結點對方式。每個結點與上一級的一個結點進行同步。從而最終所有結點都與根結點實現時間

11、同步。 TPSN協議包括兩個階段: 第一個階段生成層次結構，每個結點賦予一個級別。根結點賦予最高級別第0級。第i 級的結點至少能夠與一個第(i-1)級的結點通信; 第二個階段實現所有樹結點的時間同步。第1級結點同步到根結點。第i級的結點同步到第(i-1)級的一個結點，最終所有結點都同步到根結點，實現整個網絡的時間同步。4-6.簡述以下概念術語的含義:錨點、測距、連接度、到達時間差、接收信號強度指示、視線關系。錨點：指通過其他方式預先獲得位置坐標的結點，有時也稱作信標結點。網絡中相應的其余結點稱為非錨點。測距：指兩個相互通信的結點通過測量方式來估計出彼此之間的距離或角度。連接度：包括結點連接度和

12、網絡連接度兩種含義。結點連接度是指結點可探測發現的鄰居結點個數。網絡連接度是所有結點的鄰結點數目的平均值，它反映了傳感器配置的密集程度。到達時間差：兩種不同傳播速度的信號從一個結點傳播到另一個結點所需要的時間之差。接收信號強度指示：結點接收到無線信號的強度大小。視線關系：如果傳感器網絡的兩個結點之間沒有障礙物，能夠實現直接通信，則稱這兩個結點問存在視線關系。4-9.RSSI測距的原理是什么?4-10.簡述ToA測距的原理。4-11.舉例說明TDoA的測距過程。4-12.舉例說明AoA測角的過程。4-13.試描述傳感器網絡多邊定位法的原理。4-14.簡述Min-max定位方法的原理。4-15.簡

13、述質心定位算法的原理及其特點。4-16.舉例說明DV-Hop算法的定位實現過程。4-17.什么是數據融合技術?它在傳感器網絡中的主要作用是什么?（1） 數據融合也被稱作信息融，是一種多源信息處理技術。它通過對來自同一目標的多源數據進行優化合成，獲得比單一信息源更精確、完整的估計或判斷。（2） 節省整個網絡的能量增強所收集數據的準確性提高收集數據的效率4-18.簡述數據融合技術的不同分類方法及其類型。(1) 依據融合前后數據的信息含量進行分類：無損失融合、有損失融合(2)依據數據融合與應用層數據語義的關系進行分類：依賴于應用的數據融合、獨立于應用的數據融合、結合以上兩種技術的數據融合(3)依據融

14、合操作的級別進行分類：數據級融合、特征級融合、決策級融合4-19.什么是數據融合的綜合平均法?4-20.常見的數據融合方法有哪些?綜合平均法、卡爾曼濾波法、貝葉斯估計法、D-S證據推理法、統計決策理論、模糊邏輯法、產生式規則法、神經網絡方法。4-21.無線通信的能量消耗與距離的關系是什么?它反映出傳感器網絡數據傳輸的什么特點?（1） 通常隨著通信距離的曾加，能耗急劇增加。（2） 在傳感器網絡中要減少單跳通信距離，盡量使用多跳短距離的無線通信方式。4-22.簡述節能策略休眠機制的實現思想。當結點周圍沒有感興趣的事件發生時，計算與通信單元處十空閑狀態，把這些組件關鐘或調到更低能耗的狀態，即休眠狀態

15、。該機制對于延長傳感器結點的生存周期非常重要。但休眠狀態與工作狀態的轉換需要消耗一定的能量。并且產生時延。所以狀態轉換策略對于休眠機制比較重要。如果狀態轉換策略不合適，不僅無法節能，反而會導致能耗的增加。4-23.簡述傳感器網絡結點各單元能量消耗的特點傳感器結點中消耗能量的模塊有傳感器模塊、處理器模塊和通信模塊。隨著集成電路工藝的進步。處理器和傳感器模塊的功耗都很低。無線通信模塊可以處于發送、接收、空閑或睡眠狀態。空閑狀態就是偵聽無線信道上的信息，但不發送或接收。睡眠狀態就是無線通信模塊處于不工作狀態。4-24.動態電源管理的工作原理是什么?當結點周圍沒有感興趣的事件發生時，部分模塊處于空閑狀

16、態。應該把這些組件關掉或調到更低能耗的狀態(即休眠狀態)。從而節省能量。4-25.傳感器網絡的安全性需求包括哪些內容?結點的安全保證、被動抵御入侵的能力、主動反擊入侵的能力。4-26.什么是傳感器網絡的信息安全?4-27.簡述在傳感器網絡中實施Wormhole攻擊的原理過程4-28.SPINS安全協議簇能提供哪些功能? SPINS安個協議簇是最早的無線傳感器網絡的安全框架之一。包含了 SNEP和TESLA兩個安全協議。SNEP協議提供點到點通信認證、數據機密性、完整性和新鮮性等安全服務；TESLA協議則提供對廣播消息的數據認證服務。6-3.低速無線個域網具有哪些特點? 低速無線個域網是一種結構

17、簡單、成本低廉的無線通信網絡，它使得在低電能和低吞吐量的應用環境中使用無線連接成為可能。與無線局域網相比。低速無線個域網網絡只需很少的基礎設施。甚至不需要基礎設施。IEEE 802. 15. 4標準為低速無線個域網制定了物理層和MAC子層協議。6-7.簡述ZigBee的技術特點(1)數據傳輸速率低。數據率只有lokb/s250kb/s，專注十低速傳輸應用。(2)有效范圍小。有效似蓋范圍1075m之間，具體依據實際發射功率的大小和各種不同的應用模式而定。(3)工作頻段靈活。使用的頻段分別為2.4GHz,868MHz(歐洲)及915MHz(美國)，均為無需申請的ISM頻段。(4)省電。由于工作周期

18、很短。收發信息功耗較低，以及采用了休眠模式，ZigBee可確保兩節5號電池支持長達6個月至2年左右的使用時間，當然不同應用的功耗有所不同。(5)可靠。采用碰撞避免機制。并為需要固定帶寬的通信業務預留專用時隙，避免了發送數據時的競爭和沖突。MAC層采用完全確認的數據傳輸機制。每個發送的數據包都必須等待接收方的確認信息。(6)成本低。由于數據傳輸速率低，并且協議簡單。降低了成本，另外使用ZigBee協議可免專利費。(7)時延短。針對時延敏感的應用做了優化。通信時延和從休眠狀態激活的時延都非常短。設備搜索時延的典型值為30ms.休眠激活時廷的典型值是15ms。活動設備信道接入時延為15ms。(8)網絡容量大。一個ZigBee網絡可容納多達254個從設備和一個主設備，一個區域內可同時布置多達100個ZigBee網絡。(9)安全。ZigBee提供了數據完整性檢查和認證功能。加密算法采用AES-128，應用層安全屬性可根據需求來配置。13 / 13僅供個人用于學習、研究；不得用于商業用途。For personal use only in s